环境监测实验室六价铬废液处理方式研究

前言： 六价铬是一种常见的有毒污染物，在实验室产生的废液中普遍存在，它主要源自六价铬、化学需氧量测定过程中的各种化学试剂，环境监测及水质分析中，六价铬的测定方法包含二苯碳酰二肼分光光度法（GB7467-1987）、原子吸收光谱法（AAS）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）、离子色谱法（IC）、伏安法（极谱法），等众多技术，所以，寻找一种高效又经济的废液处理办法变得非常关键。

1. 环境监测实验室六价铬废液处理方法

1.1 硫酸亚铁处理方式

硫酸亚铁还原法是指在废水中先加硫酸把废水的 pH 值调到 2 - 3 的酸性环境，利用六价铬很强的氧化性能，为后续的还原反应打好基础。等到环境合适以后，再按照需求定量添加硫酸亚铁，它会作为还原剂参与到反应中来。此时六价铬就会和硫酸亚铁会发生氧化还原反应，把六价铬变成毒性比较低的三价铬，等到反应过程结束之后，用氢氧化钠溶液把体系的 pH 值调到 8 - 9 的弱碱性环境，这样就可以让三价铬从溶液中析出来成为氢氧化铬沉淀，然后经过沉淀分离的操作步骤，最后用标准检测手段来测定上清液中的残余六价铬含量，只有当它的指标符合排放标准的时候才可以排放出去 [1]。

1.2 亚硫酸氢钠处理

在亚硫酸氢钠还原法中，首先要将废水的 PH 调节到 1-3 的强酸性条件下，为反应创造良好的条件，然后加入还原剂六价铬与亚硫酸氢钠的质量比为 1:3.5-1:4，保证反应的充分进行。反应结束后，用氢氧化钠调节pH 值到 7.0-8.0 再用三价铬生成氢氧化铬沉淀。在固液分离后，通过清液进行六价铬含量检测，使其出水达到国家污染物排放标准。

1.3 铁粉

在控制pH 值小于3 的酸性环境时，可以把铁粉直接放入含铬废水中，铁粉溶解以后会释放出二价铁离子，经过电子转移的过程把六价铬转变成三价铬，接着加入氢氧化钠溶液，把 pH 值调整到 8-9 的碱性区间，让三价铬和过剩的铁离子一同形成氢氧化铬和氢氧化铁的共沉淀。

1.4 坝盐沉淀

钡盐沉淀法是利用沉淀转化原理，把氯化钡等可溶钡盐同废水中的六价铬展开反应，生成难以溶解的铬酸钡沉淀物。其钡盐的过量系数要达到1.2 到 1.5，在反应结束之后，溶液中残留的钡离子可用石膏（硫酸钙）加以转化，再生成硫酸钡沉淀予以去除，虽然这种办法在去除六价铬方面表现出较高的效率，不过，它迫切须要重视钡盐给环境带来的二次污染危险[2]。

2. 环境监测实验室六价铬废液处理实践研究

2.1 处理过程

本实验采用化学还原- 沉淀法，处理含铬废液。先将废液 pH 调到 1-3的强酸性环境，随后加入硫酸亚铁作还原剂，把六价铬有效转化成三价铬，接着慢慢加碱液，将 pH 升到 6.5-8.5，然后三价铬生成稳定的氢氧化铬沉淀，经过沉淀分离后，用标准检测方法对上清液中残留的六价铬浓度加以测定，可以保证符合规定标准才能排放。

做实验之前，需要按照废液中六价铬浓度大概数值，用精密分析天平称取氢氧化钠来做 pH 调节实验。取 100 毫升废液样品，分批次加入不同质量的氢氧化钠，然后充分搅拌保证反应的充分。

实验数据表明，原废液平均 pH 值是 0.60，在其中加入 3.7000 克氢氧化钠以后，体系 pH 值会稳定在 1.39。改良之后的酸性条件下，定量添加硫酸亚铁开始还原反应。 同时，还要配合氢氧化钠的添加来使六价铬转化为三价铬以及后续的沉淀过程，通过多轮次的试验测试，得到当体系中的pH 数值7.68，氢氧化铬的沉淀才会完全且稳定下来。

处理完以后，研究者还需要按照国家标准中规定的检测方法，进行清液中面的六价铬含量测定，从实验结果来看，废液中面六价铬的浓度完全达到《污水综合排放标准》（GB8978 - 1996）所规定的相关限值要求 [3]。

2.2 现象

根据实验结果现实，在处理 100ml 铬含量废水时，设定硫酸亚铁的投加量为 11.5000 克，氢氧化钠的用量为 4.4000 克时，体系内的 pH 值处于7.5-8.5 的理想范围之内。以择 100 毫升作为本研究的标准处理体积。与其它体积规格比较起来，100 毫升既可以符合实验精确度的要求，又可以有效地减少由于多次取样而造成的操作误差。实验开始后，废液呈现出红棕色，反应结束之后变成浑浊的灰绿色悬浊液，而且伴随着明显的放热现象，等到反应体系冷却到室温并且静置以后，溶液发生明显的分层，上面是清澈的淡绿色液体，下面是灰绿色的沉淀物。

在强酸性环境中添加氢氧化钠时，会先产生白色氢氧化亚铁沉淀，由于反应环境存在溶解氧，氢氧化亚铁会被迅速氧化成氢氧化铁，这是沉淀变成灰绿色的主要原因。颜色变化源于氢氧化亚铁在氧化过程中，吸附亚铁离子，形成二价铁与三价铁的混合价态化合物。当溶液从浑浊转为澄清的黄绿色，底部有少许白色氢氧化铬沉淀时，表示六价铬基本还原完毕。

经过多次重复实验，得出在确定药剂配比的情况下，处理效果最好。反应终点溶液颜色变化、沉淀形态都可以作为工艺控制的视觉指标。该方法操作简便，处理效果稳定，在实验室规模铬含量废水处理中使用。

2.3 数据分析

根据《污水综合排放标准》（GB8978-1996）、《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）可知，六价铬最高排放浓度不得大于 0.5mg/L_⨀ 经过优化处理工艺的应用后，最终出水中六价铬的浓度只为 0.4367mg/L ，符合国家排放标准。处理 100 毫升含铬废液达到标准需要 8.1000g 氢氧化钠、 11.5000g 硫酸亚铁。按目前市场行情价格计算，处理 1 毫克六价铬的药剂成本是5.50 元。

结语：

本研究所有实验数据都是采用标准化的方法进行严格的测定，通过统计学处理，具有可靠性。测定成本计算根据目前市场价格进行计算，会受到市场波动的影响，今后进一步研究中，可以深度分析这两项内容来优化现有的测定体系。

参考文献：

[1] 姚棋 , 詹锐锋 , 张佳欣 , 等 . 生物基功能吸附材料在含铬废液处理中的应用 [J]. 中国皮革 ,2024,53(12):7-16.

[2] 荀春 , 何劲 , 杨丽梅 , 等 . 亚铁氰根检测废液处理含铬废液的工艺试验研究 [J]. 中国井矿盐 ,2022,53(02):34-37.

[3] 韩淑芬 . 环境监测中的“废物”处理有效策略探究 [J]. 现代盐化工 ,2021,48(06):79-80.

作者简介：吴合群（1987-），男，本科，从事环境监测工作。